TSP 알고리즘을 활용한 로봇의 최적 측정 경로 및 순서 결정에 관한 연구

Abstract

생산 및 제조 공정에서 로봇의 팔에 부착된 측정장치를 이용하여 작업 대상물을 정밀하게 측정하는 것도 중요하지만, 측정 대상물에 있는 많은 측정 대상(Feature)들을 얼마나 효율적으로 측정하는 지도 중요하다. 본 논문에서는 측정 대상 물체에 여러 개의 Feature가 있을 때, 사용자가 지정한 출발지점에서 모든 Feature들을 측정 후 다시 출발지점으로 돌아오는 최적의 측정 경로 및 순서를 구하는 방법을 제안하고자 한다. ‘최적의 측정 경로 및 순서’는 크게 2가지를 고려한다. 첫 번째는 Feature를 측정하는데 걸리는 시간이고, 두 번째는 Feature와 Feature 사이를 로봇이 이동하는데 걸리는 시간이다. 이 두가지 시간의 총 합이 최소가 되는 경로가 최적의 측정 경로 및 순서다. 문제 해결을 위하여, TSP(Traveling Salesman Problem)을 해결하기 위해 제안된 Nearest Insertion Algorithm과 2-Opt를 본 논문의 문제조건에 맞게 수정하여 적용했다. 또 중간의 계산과정에서 로봇의 역기구학 해의 유무, 로봇의 팔에 부착된 측정장치의 추적가능 여부 등 모든 요소를 고려하여 실험을 진행했다. 실험 결과 현장에서 경험이 많은 사람이 만든 ‘측정 경로 및 순서’와 본 논문에서 제안한 방법을 통해 얻은 ‘측정 경로 및 순서’를 비교했을 때, 전체적인 작업 시간이 개선이 된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 본 논문에서 제안한 방법이 실제 현장에서 적용 가능함을 확인할 수 있다.